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Leipziger Forschern gelingt Steinzeit-Entdeckung

An einem 20.000 Jahre alten Schmuckstück befindet sich uralte menschliche DNA. Eine neue Analysemethode macht noch ganz andere mehr Erkenntnisse über unsere Jahrtausende alten Vorfahren möglich.

Von Stephan Schön
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DNA-Untersuchung an einem rund 20.000 Jahre alten Schmuckstück. Matthias Meyer vom Leipziger Max-Planck-Institut Eva ist für die genetische Untersuchung zuständig. Mit einer riesigen Überraschung am Ende.
DNA-Untersuchung an einem rund 20.000 Jahre alten Schmuckstück. Matthias Meyer vom Leipziger Max-Planck-Institut Eva ist für die genetische Untersuchung zuständig. Mit einer riesigen Überraschung am Ende. © MPI Eva

Leipzig. Erstmals weltweit gelang jetzt Leipziger Wissenschaftlern der Nachweis von uralter menschlicher Erbsubstanz an der Oberfläche von einem 19.000 bis 25.000 Jahre alten Schmuckstück. Dieser Kettenanhänger, ein Hirschzahn, stammt aus der Denisova-Höhle im Altai.

Das Schmuckstück wurde von einer Frau geschaffen. Und eine Frau hatte diesen Schmuck dann auch getragen. Ein internationales Team hat unter Leitung der Forscher vom Leipziger Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (Eva) dies mit einer neuen Analysemethode herausgefunden, ohne den Zahn dabei zerstören zu müssen. Große Teile des Genoms jener Steinzeitfrau konnten so rekonstruieren werden und auch das vom Wapiti-Hirsch, zu dem der Zahn einst gehörte. Diese Ergebnisse veröffentlichten die Forscher am Mittwochabend im Wissenschaftsjournal Nature.

Die Leipziger Paläogenetiker fanden außerdem heraus, dass diese Frau genetisch eng verwandt war mit Menschen, die zeitgleich in weiter östlich gelegenen Gebieten Sibiriens lebten und deren Skelettüberreste bei früheren Studien analysiert wurden.

Der Eingang zur spektakulären Fundstätte, der Denisova-Höhle im Altai.
Der Eingang zur spektakulären Fundstätte, der Denisova-Höhle im Altai. © Richard G. Roberts
Der Blick vom Höhleneingang ins Tal hinab.
Der Blick vom Höhleneingang ins Tal hinab. © Richard G. Roberts
2019 fanden die Ausgrabungen in der Denisova-Höhle statt, bei denen auch der Hirsch-Zahn-Kettenanhänger gefunden wurde.
2019 fanden die Ausgrabungen in der Denisova-Höhle statt, bei denen auch der Hirsch-Zahn-Kettenanhänger gefunden wurde. © Sergey Zelensky
So könnte die Kette mit dem Schmuckstück aus dem Hirschzahn ausgesehen haben.
So könnte die Kette mit dem Schmuckstück aus dem Hirschzahn ausgesehen haben. © Myrthe Lucas

Diese in Leipzig entwickelte neue und zerstörungsfreie Methode zur Rekonstruktion uralter DNA ist bahnbrechend für die Wissenschaft. Sie ermöglicht es, Jahrtausende altes genetisches Material von der Oberfläche zu rekonstruieren. Schmuckstücke, Werkzeuge und Alltagsgegenstände können damit konkret ganz bestimmten Menschen zugeordnet werden. Gegenstände aus Stein, Knochen oder Zähnen liefern wichtige Erkenntnisse über Verhalten, Lebensweise und Kultur steinzeitlicher Menschen. Die Forscher erhoffen sich nun grundlegende Erkenntnisse über das Zusammenleben damals und die Lebensweise unserer Vorfahren. Wie ihre Arbeitsteilung und ihr Sozialgefüge war.

An diesem Jahrtausende alten Schmuckstück aus dem Zahn eines Hirsches fanden die Leipziger Wissenschaftler die Spuren menschlicher DNA.
An diesem Jahrtausende alten Schmuckstück aus dem Zahn eines Hirsches fanden die Leipziger Wissenschaftler die Spuren menschlicher DNA. © MPI Eva

Den Durchbruch mit dem Hirsch-Zahn ermöglichten schließlich die Archäologen Maxim Kozlikin und Michael Shunkov, die in der Denisova-Höhle in Russland arbeiteten. 2019 gruben sie unter besonderen Vorsichtsmaßnahmen diesen aus einem Hirschzahn hergestellten Anhänger aus. Damals noch nicht ahnend, welch neue Analysemethode die Leipziger Forscher gerade entwickelten.

Das Leipziger Team testete den Einfluss verschiedener Chemikalien auf die Oberflächenstruktur von archäologischen Knochen- und Zahnfragmenten. Es entwickelte letztlich eine zerstörungsfreie Methode zur DNA-Extraktion auf Phosphatbasis. "Man könnte sagen, wir haben in unserem Reinraumlabor eine Waschmaschine für uralte Artefakte aufgebaut", erklärt Erstautorin der Studie Elena Essel vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. Sie hat die Wasch-Methode entwickelt. "Wenn wir die Artefakte bei Temperaturen von bis zu 90 Grad waschen, sind wir in der Lage, DNA aus dem Waschwasser zu extrahieren, während die Artefakte völlig intakt bleiben."

Um der Verunreinigung durch die DNA moderner Menschen aus dem Weg zu gehen, konzentrierten sich die Forscher auf frisch ausgegrabene Objekte. letztlich mit überraschendem Erfolg: „Die Menge an menschlicher DNA, die wir von der Oberfläche des Anhängers gewinnen konnten, war wirklich außergewöhnlich – fast so, als ob wir einen menschlichen Zahn beprobt hätten“, sagt Elena Essel.

DNA-Untersuchung MPI Eva. Elena Essel bereitet den Schmuck aus einem Hirsch-Zahn für die Genanalyse vor.
DNA-Untersuchung MPI Eva. Elena Essel bereitet den Schmuck aus einem Hirsch-Zahn für die Genanalyse vor. © MPI Eva

Eine wichtige Voraussetzung für solche Analysen ist, dass die Fundstücke nicht durch das bloße Berühren mit den Fingern mit neuzeitlicher DNA verunreinigt werden. Weder bei der Ausgrabung noch bei der weiteren Analyse. Auch deshalb fanden die Laboruntersuchungen im Leipziger Max-Planck-Institut Eva unter Reinraumbedingungen statt.